技術分享 | “大數據分析+精細化設計”解決立交節點擁堵頑疾 --以湛江赤坎立交為例
概況
赤坎立交（又名“康順立交橋”）建于1991年3月，為二層環形立交，機動車從二層環島通行，行人和非機動車從地面一層通行。赤坎立交是湛江市第一座公路立交橋、第一個交通地標建筑，承載了許多湛江人的記憶，也見證了這座城市的滄海桑田變遷。但隨著城市的發展，原來位于城市邊緣的立交橋已經被周邊繁華的商業環繞，交通量的增長也導致該節點出現越來越嚴重的交通擁堵問題，成為湛江市最“著名”的擁堵點。
為解決湛江赤坎立交節點交通擁堵問題，改善居民出行環境，湛江市城市管理和綜合執法局于2017年底委托深圳市城市交通規劃設計研究中心（以下簡稱“交通中心”），研究赤坎立交節點改善方案。
項目組依托交通大數據決策支持系統，對該節點擁堵原因進行量化分析，提出將二層環形立交改造為平面信號交叉口完全可以承擔其未來交通需求，并按照“以人民為中心”的發展理念，對立交拆除后的平交路口進行“精細化設計”，合理安排步行、電動自行車、機動車的通行空間，在解決交通擁堵問題的同時，提升路口周邊環境品質。
項目組提出的赤坎立交節點改造方案最終獲得湛江市委、市政府認可，并由湛江市城市管理和綜合執法局于2018年暑期組織完成赤坎立交拆除，2019年底完成路口改造，至今路口運行已逾一年，交通運行狀況良好。
01 大數據平臺精準研判節點交通問題
赤坎立交是湛江市中心城區椹川大道和康順路-康寧路兩條城市主干路相交節點，也是赤坎與開發區、霞山的重要交通轉換節點。改造前立交橋二層環島的交織段距離短，通行能力小，交通擁堵嚴重，交通事故頻發。此外，立交橋面破損嚴重，橋梁上部結構有多處明顯超限裂縫，局部存在混凝土鋼筋外露，根據橋梁檢測報告，被認定為四類危橋，存在一定的安全隱患。
由于赤坎立交節點處于市區路網的核心位置，該節點的交通擁堵不僅影響周邊居民和商業出行，而且影響到整個赤坎區路網暢通。同時，赤坎立交橋下攤販林立、車輛違停嚴重，秩序混亂，整體景觀形象差。
圖1 赤坎立交橋改造前現場照片
改造前赤坎立交節點機動車交通流量為4295Pcu/h，其中椹川大道進口道流量為1300~1500Pcu/h，康順路-康寧路進口道流量約為700~850Pcu/h，立交二層環島的交織段流量為2143~2599Pcu/h以上。
圖2 赤坎立交改造前交通運行狀況
利用湛江市交通大數據決策支持系統微觀仿真模塊對赤坎立交節點進行仿真分析，結果顯示椹川大道北-康寧路交織段和椹川大道北-康順路交織段通行能力不足，飽和度高，且車輛在轉盤行駛秩序混亂，導致環島內部交通擁堵嚴重，進而導致椹川大道南北向進口道通行緩慢，排隊長度增加，最大排隊長度能達到300米以上，與立交實際運行情況基本相符。
表1 改造前赤坎立交橋仿真評估主要數據表
02 多情景仿真深入比選方案
項目組從節點功能定位分析入手，結合實地調研，提出了三種節點形式方案，分別是平面交叉口、單層菱形立交（椹川大道主線上跨）和雙層菱形立交。
經綜合考慮各方案與節點功能定位的匹配性，非機動車、行人交通組織及公交服務便捷性，環境景觀及工程經濟性等因素，利用大數據平臺進行交通仿真分析、通行能力測試評估，項目組建議采用將原赤坎立交拆除并改造為平交信號路口的方案。
對于平交信號路口方案，項目組結合用地條件和征拆房屋情況提出了3個深化方案進行比選：
方案一：不拆遷房屋，利用現有條件進行渠化設計改造為平交路口，設置紅綠燈控制。
方案二：僅拆遷東南角房屋，渠化設計改造為平交路口，設置紅綠燈控制。
方案三：拆除東南角、西南角以及西北角房屋，按照規劃紅線寬度進行渠化設計，增設車道數量，設置紅綠燈控制，并提升改造節點景觀環境。
圖3 平交路口改造方案比選
表2 改造方案比選表
綜合城市長遠發展、提升交通通行效率及環境品質等方面考慮，推薦采用交通改善效果和景觀提升效果俱佳的方案三。
圖4 節點改造方案仿真分析比選
03“電動自行車前置等候區+專用信號”解決機非沖突問題
電動自行車是湛江居民出行的主要交通方式（出行占全方式的比例高達45%），電動自行車交通量大是湛江城市道路交通的一個顯著特點，由此導致交叉口處機非混行，沖突嚴重，通行效率低下。改造前，機非分層通行，相互干擾小，改成平交后，解決機非沖突問題是項目改造成功與否的關鍵。
圖5 晚高峰時段湛江市區典型路口交通運行實景
電動自行車在交叉口的交通組織，需根據電動自行車流量大小采取不同的措施，在電動自行車量較大的情況下，要明確區分機動車、電動自行車以及人行路權，設置專門區域讓電動自行車停車等候。在交叉口范圍內設置電動自行車待行區的做法已在境內外其它電動自行車量較大的城市得到一定的應用，典型案例有：
（1）廣西南寧市實施電動自行車“蓄水式”放行方式。在大型交叉口的人行橫道線前方設置4個非機動車（電動自行車）待行區。在放行方式上，使用“順時針”單向放行的控制方式，且增設非機動車信號燈及LED誘導屏，讓非機動車有序進入待行區。在放行時，為分離機非混行，進行精細化信控，非機動車提前8-10s放行。此方式允許電動自行車提前進入交叉口范圍內待行，減少了綠燈期間大部分電動自行車在路口內的行駛距離和行駛時間，并在較大程度上實現機非分離，從而提高了整個路口的通行效率。
圖6 南寧“蓄水式”放行路口設置
（圖片來自網絡）
（2）臺灣省一些城市在交叉口劃設摩托車（機車）等候區，并根據不同情況，設置在機動車停止線之后或人行橫道之前，以保障絕大部分摩托車能夠在機動車之前停車等待通行，避免夾雜在汽車車流中等待紅燈或通過交叉口。
圖7 高雄市某路口設置的摩托車待行區
項目組借鑒其他城市的先進做法，結合湛江實際交通情況，建議采取“電動自行車前置等候區+專用信號”手段來解決的湛江大型平交路口機非沖突問題，并與湛江交警部門協調推動在赤坎立交節點改造工程設計中落實。要點包括：根據各方向電動自行車交通流量定量計算確定等候區的長度和分區；結合道路功能和預測交通流量，計算路口展寬段的寬度和長度；根據電動自行車的流線軌跡，對非機動車道與等候區之間的銜接段的線型進行優化，確保電動自行車以合理車速進入等候區；通過專用信號和可變指示牌來控制和引導電動自行車的“進入等候區”、“停駐”和“通行”。
圖8 改造后的赤坎立交節點實景圖
04 改善效果顯著并獲廣泛好評
赤坎立交節點改造完成并運行約一年后，現場交通調查統計顯示：節點通行能力比改善前提高了70%，高峰小時交叉口通過量增加53.4%，節點交通運行狀況良好，節點及周邊環境品質也得到明顯改善。
表3 改造后平交路口各項數據一覽表
圖9 改造前后赤坎立交節點通行能力與通過量對比
圖10 改造前后赤坎立交節點排隊長度對比
赤坎立交節點改善方案解決了困擾多年的擁堵頑疾，獲得廣泛好評，當地媒體反響熱烈。
圖11 湛江日報?？瘓蟮?/h6>
圖12 市民接受新聞采訪
總結與展望
本次赤坎立交節點改造，利用“交通大數據”+“精細化設計”,從節點交通問題研判，交通仿真、方案測試評估，再到實施階段的協調配合，項目組從決策咨詢到項目建成全過程參與，取得了較好的效果。今后交通中心還將按照高端智庫的定位，繼續為湛江市政府和有關部門科學決策提供技術支持，以更好地解決城市交通管理的短板和痛點，提升城市治理現代化水平。
撰寫：王 彪、林 祥、甘仕敬、朱李春
審核：蔣金勇
審定：何龍慶